球墨铸铁
球墨铸铁性能和生产工艺
球墨铸铁旳化学成份
选择合适旳化学成份是确保球墨铸铁 取得良好旳金相组织和高性能旳基本条件， 化学成份旳选择既要利于石墨旳球化和取 得满意旳基体，以期取得满意旳性能，又 要使球墨铸铁具有良好旳铸造性能。
一、五大元素
1、碳和硅
因为石墨球对基体旳减弱作用很小，所以碳含量在 3.2-3.8%时，对力学性能无明显影响。拟定球墨铸铁旳 碳硅含量时，主要从确保铸造性能考虑，将碳当量选择在 共晶成份左右。
2、缩孔和缩松
特征：缩孔发生于第一次收缩阶段。 表面凹陷及局部热节凹陷，含气孔旳暗 缩孔，内壁粗糙。缩松发生于第二次收 缩阶段。被树枝晶分割旳溶池处成为真 空，凝固后旳孔壁粗糙、排满树枝晶旳 疏松孔为缩松。
原因：碳当量低，磷含量高，增长缩 孔缩松倾向。
措施：提升铸型刚度，如使用树脂砂， 提升铁液碳当量。
形核物质 1、石墨：未溶石墨、添加晶体石墨、非平 衡石墨 2、岩状构造碳化物基底 3、氧化物 4、硫化物/氧化物 5、铋及铋旳化合物
球墨铸铁旳孕育
球墨铸铁孕育旳主要性 灰铸铁、球墨铸铁孕育旳异同点 孕育衰退现象 提升孕育效果旳措施
a.选择强效孕育剂 b.必要旳S旳含量 c.改善处理措施 d.提升铸件冷却速度
这些条件旳实质在于变化石 墨结晶旳冷却情况。
球墨铸铁旳金相组织与力学性能旳关系
球墨铸铁旳力学性能是和它旳金相 组织亲密有关旳。确保铸铁中石墨球化 良好，是熔制球墨铸铁旳第一要求。
只有石墨球化，才干充分发挥金属 基体旳作用，使铸铁旳力学性能大幅度 提升。也只有石墨球化后，进一步变化 基体旳性能才更有意义。
球墨铸铁旳形成
球状石墨旳形成经历了形核与生长两个阶段。 其中旳形核是石墨旳首要过程，铁液在熔炼及随 即旳球化、孕育处理中产生大量旳非金属夹杂物， 初生旳夹杂物非常小，在随即浇铸、充型、凝固 过程相互碰撞、聚合变大，上浮或下沉，成为石 墨析出旳关键。
球 墨 铸 铁
1.2 球墨铸铁的热处理
球墨铸铁的热处理工艺：
主要有退火、正火、调质、等温淬火
1.2 球墨铸铁的热处理
退火的目的在于获得铁素体基体。球化剂增大 铸件的白口化倾向，当铸件薄壁处出现渗碳体时，为 了获得塑性好的铁素体基体，并改善切削性能，消除 铸造应力，根据铸铁的铸造组织，可采用两种退火工 艺。
正火的目的在于温度，又分高温正火（完全奥氏 体化正火）和低温正火（不完全奥氏体化正火）两种。
1.1 球墨铸铁的成分、组织、
性能和用途
应用：
由于球铁具有优异的力学性能，因此可用 于负荷较大、受力较复杂的零件，甚至能代替碳 钢制造某些零件。
如珠光体基体的球铁，常用于制造柴油机曲 轴、连杆、齿轮、机床主轴、蜗轮、蜗杆，轧 钢机的轧辊，水压机的工作缸、缸套、活塞等。 而铁素体的球铁，可用于制造受压阀门、机 器底座、汽车后桥壳等。
工 程 材 料 及 热 处 理
球墨铸铁
石墨成球状的铸铁称为球墨铸铁，是 在灰口铸铁的铁液中加入球化剂（稀土镁合 金等）和变质剂（硅铁）进行球化变质处理 后得到的。
铸造性能好 成本低廉 生产方便
1.1 球墨铸铁的成分、组织、 性能和用途
与灰铸铁相比，它的硫含量较低，而 碳含量较高，一般为过共晶成分，以利于石 墨球化。
但是调质处理一般只适用于小尺寸的铸件，当 尺寸过大时，铸件内部淬不透，处理效果不好。
1.2 球墨铸铁的热处理
淬火等温淬火时，将零件加热到奥氏体区，保温一定时 间后，在300℃左右的等温盐浴中冷却并保温，使基体 在此温度下转变为下贝氏体。球墨铸铁经等温淬火后不 仅可以获得较高的强度，同时还具有良好的塑性和韧性。
1.2 球墨铸铁的热处理
完全奥氏体正火工艺曲线图
球墨铸铁性能及生产工艺
铸造缺陷预防
总结词
铸造缺陷会影响球墨铸铁的质量和性能，因此需要采取一系列措施预防铸造缺陷的产生。
详细描述
在生产过程中，要严格控制浇注温度、模具温度、冷却速度等工艺参数，以防止产生气 孔、缩孔、夹渣等铸造缺陷。同时，要定期检查模具的磨损情况，及时修复和更换损坏
的模具，以防止出现不均匀冷却等缺陷。
质量检测与评估
用于生产建筑构件、水 管、阀门等。
用于制造各种承受复杂 应力的机械零件和工具。
在电力、化工、船舶等 领域也有广泛应用。
02
球墨铸铁性能
力学性能
强度
球墨铸铁具有较高的强度，其抗拉强度和屈 服点均高于灰铸铁。
耐磨性
球墨铸铁的耐磨性优于其他铸铁，适用于需 要承受摩擦和磨损的场合。
韧性
球墨铸铁的韧性较好，不易脆化，能够承受 较大的冲击和振动。
提高生产效率与降低成本
自动化和智能化铸造生产线
采用先进的机器人技术、传感器技术和大数据分析技术， 实现铸造生产线的自动化和智能化，提高生产效率，降低 人工成本。
高效熔炼与连铸技术
研究新型的熔炼和连铸技术，提高铁水的纯净度和连铸坯 的质量，减少生产过程中的损耗和废品率，降低生产成本。
循环经济与资源再利用
的机械性能。
废钢
适量加入废钢，调节铁水成分，降 低成本。
球化剂和孕育剂
选用合适的球化剂和孕育剂，提高 球墨铸铁的球化率和石墨形态。
熔炼与浇注
熔炼
采用电炉或冲天炉熔炼铁水，控制熔炼温度和时间，确保铁 水质量。
浇注
根据铸件的大小和复杂程度，选择合适的浇注系统和浇注温 度，确保铁水充型良好。
球化与孕育处理
通过废旧铸件回收、再生利用和资源循环利用，降低原材 料成本，同时减少对环境的污染。
球墨铸铁生产工艺流程
球墨铸铁生产工艺流程1. 材料准备球墨铸铁的主要成分是铁、碳、硅和镁。
一般来说，球墨铸铁的成分控制在3.5%-3.9%的碳，2.2%-2.8%的硅，0.03%-0.06%的镁。
在制备球墨铸铁的过程中，需要准备精炼铁水、回炉铁、进口硅铁合金、球化剂等原材料。
2. 炉前工作在球墨铸铁的生产过程中，首先需要对电炉进行检查和清理，确保设备运行正常。
同时，检查原材料的质量和数量，确保可以满足生产需求。
此外，需要准备好炉前操作所需的工具和设备，以便顺利进行下一步工作。
3. 铁水处理将铁水倒入电炉中加热，同时加入进口硅铁合金和球化剂，经过一段时间的加热和充分搅拌后，将炉内的铁水进行处理。
通过添加进口硅铁合金和球化剂，可以改善铁水的流动性和液相组织，有利于球化铁水形成球墨体。
4. 浇注铸造在铁水处理完成后，将炉内的铁水倒入铸造模具中，待冷却后形成球墨铸铁坯件。
在浇注过程中，需要注意控制浇注速度和温度，以确保铸件质量。
同时，需要对浇注后的铸件进行冷却处理，以确保铸件的内部结构均匀和稳定。
5. 除砂清理在球墨铸铁的生产过程中，铸件表面通常会附着一层砂壳，需要进行除砂清理。
除砂清理的方法有机械清理、水压清理、化学清理等。
通过除砂清理，可以将铸件表面的砂壳去除，为后续的加工和装配工作提供条件。
6. 热处理球墨铸铁在生产过程中需要进行热处理，以提高其机械性能和耐磨性。
热处理的方法包括正火、淬火和回火，具体的热处理工艺参数需要根据不同的材料和要求进行调整。
通过热处理，可以改善球墨铸铁的硬度、强度和耐磨性。
7. 检验和包装最后，需要对球墨铸铁进行质量检验，包括化学成分分析、力学性能测试、金相分析等。
只有通过检验合格的球墨铸铁才能被包装出厂。
在包装过程中，需要注意保护铸件表面不受损坏，并标注清晰的产品信息，以便后续的使用和销售。
综上所述，球墨铸铁的生产工艺流程包括材料准备、炉前工作、铁水处理、浇注铸造、除砂清理、热处理、检验和包装等步骤。
球 墨 铸 铁
图1-11 球墨铸铁高温正火工艺曲线
2）低温正火
球墨铸铁
一般将铸件加热到820 ℃～860 ℃，保温1～4 h， 然后出炉空冷，获得珠光体 和分散铁素体的球墨铸铁。 低温正火后的铸件的塑性和 韧性提高了，但强度比高温 正火略低，其工艺曲线如图 1-12所示。
图1-12 球墨铸铁低温正火工艺曲线
球墨铸铁
球墨铸铁
图1-9 球墨铸铁低温石墨化退火工艺曲线
球墨铸铁
3）高温石墨化退火
由于球墨铸铁白口倾向较大，因而铸态组织中往往 出现自由渗碳体，为了获得铁素体球墨铸铁，需要进行 高温石墨化退火。
高温石墨化退火工艺是将铸件加热到900 ℃～950 ℃，保温2～4 h，使自由渗碳体石墨化，然后炉冷至 600 ℃，再出炉空冷，其工艺曲线如图1-10所示。
球墨铸铁
2）低温石墨化退火
当铸态基体组织为珠光体+铁素体而无自由渗 碳体存在时，为了获得塑性、韧性较高的铁素体球 墨铸铁，可进行低温石墨化退火。
低温石墨化退火工艺是将铸件加热到共析温度 范围附近，即720 ℃～760 ℃，保温2～8 h，使铸 件发生第三阶段石墨化，然后炉冷至600 ℃，再出 炉空冷，其工艺曲线如图1-9所示。
球墨铸铁的化学成分为ωC=3.6％～3.9％，ωSi=2.0％ ～2.8％，ωMn=0.6％～0.8％，ωS<0.04%，ωP<0.1％， ωMg=0.03％～0.05％。与灰铸铁相比，球墨铸铁的碳、硅 含量较高，有利于石墨球化。
球墨铸铁
2. 球墨铸铁的显微组织
球墨铸铁按其基体组 织不同，可分为铁素体球 墨铸铁、铁素体+珠光体 球墨铸铁和珠光体球墨铸 铁三种，它们的显微组织 如图1-8所示。
球墨铸铁除了能采用上述热处理工艺外，还可以采用表面强化处 理，如表面淬火和渗氮等。
球墨铸铁温度范围
球墨铸铁温度范围
摘要：
1.球墨铸铁的定义和特性
2.球墨铸铁的温度范围
3.温度对球墨铸铁性能的影响
4.实际应用中需要注意的温度问题
正文：
球墨铸铁是一种高强度、高韧性的铸铁材料，其强度接近于碳钢，而韧性则优于碳钢。
由于其优异的性能，球墨铸铁被广泛应用于各种工程结构件和机械零件的制造。
球墨铸铁的温度范围是指其在一定的温度条件下能够保持其性能和结构稳定的范围。
一般情况下，球墨铸铁的温度范围为-40℃至+200℃。
在这个温度范围内，球墨铸铁的性能和结构都能保持稳定，不会出现明显的性能下降或结构变化。
温度对球墨铸铁的性能影响显著。
当温度低于-40℃时，球墨铸铁的韧性会显著下降，可能导致铸件出现脆性断裂。
而当温度高于+200℃时，球墨铸铁的强度和韧性都会明显下降，可能导致铸件出现变形或破裂。
在实际应用中，需要注意的温度问题主要包括：避免长时间在高温或低温环境下使用，避免急剧的温度变化，以及注意在特定温度下的性能变化。
例如，在高温环境下，球墨铸铁的强度和韧性可能会明显下降，因此需要对铸件进行强度和韧性的检测，以确保其安全可靠。
球墨铸铁的化学成分
锰可以部分替代硅的作用，并改善球墨铸铁的铸造 性能和耐腐蚀性。
03
锰含量的增加还可以提高球墨铸铁的淬透性和回火 稳定性。
磷（P）和硫（S）的影响
磷和硫是有害元素，会导致球 墨铸铁脆化，降低其韧性和耐 腐蚀性。
控制磷和硫的含量是生产高质 量球墨铸铁的关键之一。
通过合理的熔炼技术和合金化 处理，可以降低磷和硫的含量， 提高球墨铸铁的性能。
VS
智能制造领域
智能制造的发展对球墨铸铁提出了更高的 要求，需要不断优化材料性能和生产工艺 ，以满足智能制造领域的需求。
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THANKS
生产与应用
生产
通过高温熔炼、球化和孕育处理、浇 注和冷却等工艺过程制备而成。
应用
广泛应用于汽车、机械、化工、电力 、建筑等工业领域，用于制造各种承 受重载和复杂应力的零部件可以追溯到20世纪初，经过多年的研究和发展，其生产工艺和 应用领域不断拓展。
发展
随着科技的进步和应用需求的不断提高，球墨铸铁在成分优化、工艺改进、性 能提升等方面仍有很大的发展空间。
02
球墨铸铁的化学成分
碳（C）
01
碳是球墨铸铁的主要元素，通常 含量在3.0-3.8%之间。碳有助于 提高铸铁的强度和耐磨性，同时 对韧性也有一定影响。
02
碳含量的增加可以提高铸铁的硬 度和强度，但也会降低韧性。因 此，在选择碳含量时，需要根据 具体的应用需求进行平衡。
硅（Si）
硅是球墨铸铁中常见的元素，通常含 量在1.8-3.0%之间。硅有助于提高 铸铁的强度和耐磨性，同时也有助于 提高铸铁的热稳定性和抗氧化性。
硫含量的增加会降低铸铁的韧性和耐腐蚀性。因此，在选 择硫含量时，应尽量控制其含量在较低水平。
球墨铸铁
三、G球形成的条件及立体外貌
1、 G球形成的条件 一是铁液在凝固时必须有较大的过冷度ΔT； 二是必须使铁液和石墨之间具有较大的界面张力，也就 是使铁液中的杂质（表面活性元素如S、O等）含量足够低; 三是铁液中还必须有一定的球化元素残留量； 四是要有良好的石墨成核条件，即良好的石墨化孕育。 只要满足上上几个条件，就能生产出球墨铸铁。 2、球化处理(孕育)的机理: 在铁液中加入球化剂，使铁液中的表面活性物质硫和氧 降低，铁液中石墨的界面张力增大，同时使铁液过冷度加大， 以促使球状石墨的形成。球化处理后再进行炉前孕育处理， 使石墨的成核条件得以改善，从而获得量大、形小、外形圆 整、成分均匀的球状石墨铸铁。
球状石墨外貌接近球形，内部呈放射状，有明显的 偏光效应。石墨是由很多角锥体枝晶组成的多晶体，各 枝晶的基面垂直于球径C轴呈辐射状指向球心。
片状石墨
球状石墨
四、球状石墨的生长
1、球状石墨的生长条件
a、极低的硫、氧含量 b、限制反球化元素 c、保证必要的冷却速度 d、添加的球化元素
2、石墨球的生长方式
螺旋生长
3、石墨球生长的工艺措施 • 从生产实践中得知，使石墨按球状生长的工艺措施为改变 化学成分和控制冷却速度。 化学成分中，对石墨生长有 重要影响的是一些能显著改变铁液过冷倾向的元素；而引 起铸铁冷却速度产生变化的因素则是铸件壁厚、铸型以及 浇铸。这些条件的实质在于改变石墨结晶的冷却状况。
§3.3.4 球墨铸铁的化学成分及熔制工艺
球墨铸铁的金相组织、性能特点、 牌号及技术要求
球墨铸铁的金相组织： • G+F体、G+P体、G+ F体+ P体等，而且直 接决定着球墨铸铁的力学性能。
球墨铸铁的名词解释
球墨铸铁的名词解释球墨铸铁（Ductile Iron），也称球墨铸造铁、球墨球铸铁、球墨铸铁等，是一种铸铁中的一种特殊种类。
它以其优异的机械性能和高强度而被广泛应用于各个领域，从汽车工业到建筑工程，都有着重要的作用。
球墨铸铁是在铸铁基体中添加一定量的镁合金元素（通常为硫酸镁或硫酸镁盐溶解沉淀）后铸造而成。
这种特殊的合金化处理赋予了球墨铸铁既具有铸铁的良好流动性和铸造性能，又具有钢铁的高强度和高韧性。
首先，球墨铸铁的名字来自其外观，它铸造后的铁皮表面呈现出许多球状的石墨颗粒。
这些石墨球形态的存在是由于镁在铁水中与硫形成的镁硫化合物与石墨晶体反应，造成晶体失稳并生成球状石墨颗粒。
这些球状石墨颗粒在弯曲和扭曲应力下具有更好的断裂性能，从而提高了球墨铸铁的韧性和延展性。
其次，球墨铸铁具有出色的机械性能。
相对于灰口铸铁和普通铸铁，球墨铸铁的抗拉强度和抗压强度更高。
这是由于镁在铁水中的作用，能够阻碍石墨晶体的成长，增加铁素体晶格的不规则度，从而提高合金的强度，降低矩阵组织间的应力集中程度。
此外，球墨铸铁还具有良好的耐磨性、耐热性和耐冲击性能，能够适应复杂的工作环境和高强度的使用要求。
此外，球墨铸铁还具有优良的切削加工性能和耐蚀性。
球墨铸铁较硬度低，易于切削和加工，大大降低了模具制造和加工的困难度。
同时，球墨铸铁的耐腐蚀性也较好，对酸、碱和盐等介质有良好的抗腐蚀能力，使其在化工、食品加工等行业中得到广泛应用。
然而，球墨铸铁也存在一些不足之处。
例如，其冷却收缩系数相对较大，易引起内部晶间缩孔和表面缺陷。
此外，球墨铸铁在高温下容易发生奥氏体再生，导致性能下降。
因此，在生产过程中需要严格控制降温速度和冷却条件，以保证球墨铸铁的质量。
综上所述，球墨铸铁是一种通过镁合金化处理铸铁而成，具有石墨球颗粒分布、优良的机械性能、良好的切削加工性能和耐腐蚀性能的特殊合金材料。
它在汽车、机械、建筑、化工等各个领域具有广泛的应用前景。
球墨铸铁简介介绍
研究高效熔炼和浇注技术，缩短生产周期，降低能源消耗 和成本。例如，采用电炉熔炼、感应炉加热等先进技术， 提高熔炼效率和质量。
循环利用与废品再利用
加强废品回收和再利用，提高资源利用效率，降低生产成 本。例如，将废品进行破碎、熔炼后重新用于生产。
环保与可持续发展
减少污染排放
采取有效措施减少生产过程中的 废气、废水和固体废弃物的排放 ，降低对环境的影响。例如，采 用环保涂料和除尘设备等减少废
性质
具有高强度、高韧性、耐磨性等 优良性能，同时具有良好的可加 工性和耐腐蚀性。
球墨铸铁的历史与发展
历史
球墨铸铁最早由美国人发明，于19 世纪80年代问世。
发展
随着铸造技术的进步和新型材料的出 现，球墨铸铁的应用领域不断扩大。
球墨铸铁的生产过程
处理
对原材料进行质量 检验、合金化处理 、熔炼等步骤。
耐磨性
良好的耐磨性
球墨铸铁具有较好的耐磨性，能够在摩擦磨损条件下长期使 用。
磨损率低
球墨铸铁的磨损率较低，能够减少零件的磨损和更换频率。
耐腐蚀性
良好的耐腐蚀性
球墨铸铁具有较好的耐腐蚀性，能够抵抗常见的化学腐蚀。
在腐蚀环境下长期使用
球墨铸铁可以在腐蚀环境下长期使用，适用于各种恶劣环境。
03
球墨铸铁的应用领域
后处理工艺与设备
后处理工艺
包括热处理、切割、打磨等工序，以进一步提高产品 的力学性能和外观质量。
后处理设备
包括热处理炉、切割机、磨床等设备，其中热处理炉 需具备温度控制精度高、炉内温度均匀等特点。
05
球墨铸铁的未来发展趋势 与挑战
新材料与新工艺的研究与应用
01
球墨铸铁
球墨铸铁球墨铸铁是指铁液经球化处理后，使石墨大部或全部呈球状形态的铸铁。
与灰铸铁比较，球墨铸铁的力学性能有显著提高。
因为它的石石墨呈球状，对基体的切割作用最小，可有效地利用基体强度的70％～80％灰铸铁—般只能利用基体强度的30％。
球墨铸铁还可以通过合金化和热处理，进一步提高强韧性、耐磨性、耐热性和耐蚀性等各项性能。
球墨铸铁自1947年问世以来，就获得铸造工作者的青睐，很快地投入了工业性生产。
而且，各个时期都有代表性的产品或技术。
20世纪50年代的代表产品是发动机的球墨铸铁曲轴，20世纪60年代是球墨铸铁铸管和铸态球墨铸铁，20世纪70年代是奥氏体-贝氏体球墨铸铁，20世纪80年代以来是厚大断面球墨铸铁和薄小断面轻量化、近终型球墨铸铁。
如今，球墨铸铁已在汽车、铸管、机床、矿山和核工业等领域获得广泛的应用。
据统计，2000年世界的球墨铸铁产量已超过1500万吨o球墨铸铁的牌号是按力学性能指标划分的，国标GB/T 1348－1988《球墨铸铁件》中单铸试块球墨铸铁牌号，见表1。
球墨铸铁中常见的石墨形态有球状、团状、开花、蠕虫、枝晶等几类。
其中，最具代表性的形态是球状。
在光学显微镜下观察球状石墨，低倍时，外形近似圆形；高倍时，为多边形，呈辐射状，结构清晰。
经深腐蚀的试样在SEM中观察，球墨表面不光滑，起伏不平，形成一个个泡状物。
经热氧腐蚀或离子轰击后的试样在SEM中观察，球墨呈年轮状纹理，且被辐射状条纹划分成多个扇形区域；经应力腐蚀即向试样加载应力后观察，呈现年轮状撕裂和辐射状开裂。
球墨是垂直0001面向各个方向生长的，从而形成很多个从核心向外辐射的角锥体二维为扇形区域，0001面即呈年轮状排列。
在SEM中看到的年轮状及辐射状条纹或裂纹，就是球墨晶体学特征的反映。
球墨铸铁一般为过共晶成分，因此球状石墨的长大，应包括两个阶段：①先共晶结晶阶段，球墨核心形成后，在铁液及贫碳富铁的奥氏体晕圈中长大。
②共晶结晶阶段，球墨周围形成奥氏体外壳，即球墨-奥氏体共晶团。
球墨铸铁技术介绍
弹性模量：159,000~172,000MPa
➢ 球墨铸铁的弹性模量随球化率的降低而降低。
球墨铸铁的验收
➢ 以抗拉强度和延伸率两个指标作为验收依据。 ➢ 生产工艺稳定的条件下，可根据硬度值进行验收。
硬度与强度的对应关系必须建立在球化合格，化学成 分、孕育稳定的基础上。
的基体类型。
焊补性
➢ 球墨铸铁不能焊接，只能焊补。
➢ 球墨铸铁中稀土镁合金含量较高时，在焊缝和近焊 缝区易产生白口或马氏体组织，形成内应力和裂 纹。
➢ 国家标准GB/T10044－1988规定了适用于球墨铸 铁焊补用的焊条，按照要求，可获得高强度珠光体 基体球墨铸铁的焊缝。
9
铁素体球墨铸铁（F体高韧性）
➢ 铸造工艺合理稳定，为保证性能，规定按硬度验收 时，必须检验金相组织，其球化率不得低于4级。
➢ 即使硬度和球化合格，由于基体其中存在渗碳体、 磷共晶、高硅固溶强化等，强度和韧性也可能达不 到要求。
➢ 生产工艺不稳定时，不能根据硬度值验收。
13
冲击韧度
➢ 铁素体球墨铸铁由于含硅量变化，贝氏体球墨铸铁 由于上、下贝氏体及奥氏体数量变化，冲击韧度的 变化范围较大。
强度和塑性
➢ 球墨铸铁的强度和塑性主要取决于基体组织
• 下贝氏体B下或回火马氏体M回强度最高； • 其次是上贝氏体B上、索氏体S体、珠光体P体、F体； • 铁素体增多，强度下降，延伸率增加； • 奥氏体或铁素体强度较低，塑性较好。
➢ 球墨铸铁的屈服点σ0.2高，超过正火45钢 ➢ 比强度σ0.2/σb也高于钢
布氏硬度HBS
四种退火球墨铸铁的高温硬度
180
球墨铸铁
球墨铸铁铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金，由工业生铁、废钢等钢铁及其合金材料经过高温熔融和铸造成型而得到，除Fe外，还含及其它铸铁中的碳以石墨形态析出，若析出的石墨呈条片状时的铸铁叫灰口铸铁或灰铸铁、呈蠕虫状时的铸铁叫蠕墨铸铁、呈团絮状时的铸铁叫白口铸铁或码铁、而呈球状时的铸铁就叫球墨铸铁。
球墨铸铁是一种具有优良机械性能的灰口铸铁。
一般在浇注之前，在铁液中加入少量球化剂（通常为镁、稀土镁合金或含铈的稀土合金）和孕育剂（通常为硅铁），使铁水凝固后形成球状石墨。
此种铸铁的强度和韧性比其他铸铁高，有时可代替铸钢和可锻铸铁（malleablecastiron），在机械制造工业中得到了广泛应用。
球墨铸铁在国外是1947年用于工业生产的。
主要性能球铁铸件差不多已在所有主要工业部门中得到应用，这些部门要求高的强度、塑性、韧性、耐磨性、耐热和机械冲击、耐高温或低温、耐腐蚀以及尺寸稳定性等。
为了满足使用条件的这些变化、球墨铸铁有许多牌号，提供了机械性能和物理性能的一个很宽的范围。
如国际标准化组织ISO1083所规定的大多数球墨铸铁铸件，主要是以非合金态生产的。
显然，这个范围包括抗拉强度大于800牛顿/平方毫米，延伸率为2%的高强度牌号。
另一个极端是高塑性牌号，其延伸率大于17%，而相应的强度较低(最低为370牛顿/平方毫米）。
强度和延伸率并不是设计者选择材料的唯一根据，而其它决定性的重要性能还包括屈服强度、弹性模数、耐磨性和疲劳强度、硬度和冲击性能等。
另外，耐蚀性和抗氧化以及电磁性能对于设计者也许是关键的。
为了满足这些特殊使用，研制了一组奥氏体球铁，通常叫Ni一Resis球铁。
这些奥氏体球铁，主要用镍、铬和锰合金化，并且列入国际标准。
为珠光体型球墨铸铁，具有中高等强度、中等韧性和塑性，综合性能较高，耐磨性和减振性良好，铸造工艺性能良好等特点。
能通过各种热处理改变其性能。
球墨铸铁常用于生产受力复杂，强度、韧性、耐磨性等要求较高的零件，主要用于各种动力机械曲轴、凸轮轴、连接轴、连杆、齿轮、离合器片、液压缸体等零部件。
球墨铸铁概述介绍课件
04
浇注控制：控 制浇注速度， 保证球墨铸铁 的成型质量
球墨铸铁的质量控 制
化学成分的控制
碳含量：控制碳含量在2 硅含量：控制硅含量在0 锰含量：控制锰含量在0 磷含量：控制磷含量在0 硫含量：控制硫含量在0 稀土含量：控制稀土含量在0
球化处理工艺的控制
01
球化剂的选择： 选择合适的球化 剂，保证球化效
果
02
球化处理温度： 控制球化处理温 度，保证球化效
果
03
球化处理时间： 控制球化处理时 间，保证球化效
果
04
球化处理搅拌： 控制球化处理搅 拌，保证球化效
果
05
球化处理后处理： 控制球化处理后 处理，保证球化
效果
06
球化处理质量检 测：控制球化处 理质量检测，保
证球化效果
铸件质量的检测与控制
原材料质量控制： 选择优质原材料， 确保化学成分和物 理性能符合要求
冲天炉：适用于中小型球墨铸铁生产，具有 生产效率高、能耗低、环保性能好等优点。
熔炼炉：适用于大型球墨铸铁生产，具有生 产效率高、能耗低、环保性能好等优点。
熔炼工艺的控制
温度控制：严 格控制熔炼温 度，确保球墨 铸铁的质量
01
脱氧控制：采用 合适的脱氧方法， 防止氧化物对球 墨铸铁的影响
03
02
成分控制：精 确控制合金成 分，保证球墨 铸铁的性能
球墨铸铁的生产工艺和技术不断创新，提高了产品质量 和生产效率，降低了生产成本，增强了市场竞争力。
谢谢
冲击性能。
耐磨损：球墨铸铁
3
的耐磨性优于灰口
铸铁，适用于耐磨
损的部件。
耐腐蚀：球墨铸铁
4
球墨铸铁件国家标准
球墨铸铁件国家标准球墨铸铁件是一种重要的工程材料，其性能直接影响到工程结构的质量和安全。
为了规范球墨铸铁件的生产和应用，我国制定了一系列的国家标准，其中包括材料、化学成分、力学性能、表面质量、尺寸偏差等方面的要求。
本文将对球墨铸铁件国家标准进行详细介绍，以便于相关行业人员了解和遵守。
首先，球墨铸铁件国家标准对材料的要求非常严格。
其中，对球墨铸铁材料的化学成分、金相组织、力学性能等都有详细的规定。
这些规定旨在确保球墨铸铁件具有良好的强度、韧性和耐磨性，以满足不同工程结构的使用要求。
其次，球墨铸铁件国家标准对产品的表面质量和尺寸偏差也有严格的要求。
在生产过程中，必须保证球墨铸铁件的表面光洁度、无气孔、夹渣等缺陷，同时尺寸偏差也必须控制在规定范围内。
这些要求旨在确保球墨铸铁件在使用过程中能够保持良好的密封性和相互配合性。
此外，球墨铸铁件国家标准还对产品的检测方法和质量控制进行了详细的规定。
在生产过程中，必须严格按照标准要求进行原材料的检验、生产工艺的控制、成品的检测等环节，以确保球墨铸铁件的质量稳定可靠。
总的来说，球墨铸铁件国家标准的制定对于提高我国球墨铸铁件的质量和竞争力具有重要意义。
只有严格遵守标准要求，才能生产出符合工程要求的优质球墨铸铁件，为工程结构的安全和可靠性提供保障。
在实际生产和应用过程中，企业和相关行业人员应当加强对球墨铸铁件国家标准的学习和理解，严格按照标准要求进行生产和检测，确保产品质量，提高市场竞争力。
同时，相关部门也应加强对球墨铸铁件的监督检查，确保产品质量和安全性，维护市场秩序。
总之，球墨铸铁件国家标准的制定和执行，对于推动我国球墨铸铁件产业的健康发展具有重要意义。
希望相关行业人员和企业能够高度重视国家标准，不断提升产品质量，为我国工程建设事业做出更大的贡献。
球铁
• 在球铁生产中遇到一些微量元素和合金元素是 起干扰球化作用的。归纳起来这些元素及其在 球铁中的临界含量见表3.2。 • 消耗型：硫（S）氧（O）硒（Se）碲（Te）是
在球化处理时优先与球化元素起反应，消耗一部分球 化剂，剩余部分球化剂才能去起到球化作用，促成蠕 虫状、片状石墨； 晶界偏析型：钛（Ti）砷（As）铝（Al）锑（Sb）锡 （Sn）等元素是富集在共晶团边界，形成畸变石墨； 混合型：铅（Pb）铋（Bi）镉（Cd）锌（Zn）是即消 耗球化剂，又可产生共晶团晶界偏析。 值得关注的是，上述干扰元素（除钛以外）对采用 高度净化的铁水浇注打断面球铁铸件时，在有适量稀 土的情况下，适量加入反而起到圆整石墨防止畸变石 墨、增加球墨数量的好作用。加入量限于： 锑0.002~0.01%、铋≤0.01%、铅≤0.01%。千万不能过 量。 另外，国外已开发应用了含氧硫总量0.1%的氧硫孕育 剂，用于厚大球铁铸件生产获得良好效果。
球铁与其他材料机械性能对比表
材料 类别
铸态铁素体 球铁 铸态珠光体 球铁 正火珠光体 球铁
抗拉强度 σb MPa
400~600 600~800 600~900
屈服强度 延伸率 硬度 冲击韧性 σsMPa （%） （HB）（J/cm2）
280~420 320~420 420~600 8~22 2~4 2~8 130~ 190 180~ 230 230~ 302 5~15 1.5~3.5 2~4
第一节 球墨铸铁的组织和性能
一、球墨铸铁的石墨组织及球化剂 1. 石墨形成机理
• 石墨是碳（C）的一种同素异 构体，属六方晶系。石墨的晶 体结构如图3.1。石墨的密度为 2.25g/cm3，比重比铁轻得多， 铁的密度是7.68g/cm3，所以铸 铁凝固时析出石墨会使铸件体 积膨胀。石墨晶体中的碳原子 是层状排列的，在同层原子之 间是以共价键结合，其结合力 较强；而层与层之间是以极性 键结合，其结合力较弱。因此， 石墨极易分层剥落，强度极低。 由于石墨具有这样的结构特点， 因此在铁液中长大时应该是沿 基面择优生长，最后形成片状。
球墨铸铁管优点
球墨铸铁管优点球墨铸铁管是一种高强度、高韧性的管材，具有许多优点，适用于各种工程应用。
本文将介绍球墨铸铁管的优点，并探讨其在不同领域的应用。
1. 高强度和耐腐蚀性：球墨铸铁管具有很高的强度，并且能抵抗腐蚀和侵蚀。
这使得球墨铸铁管在各种环境下都能够承受高压和恶劣条件，如给水、污水、天然气和石油传输等。
2. 良好的韧性和耐冲击性：球墨铸铁管具有很好的韧性和耐冲击性，能够承受外部冲击和变形。
这使得球墨铸铁管在地震和其他自然灾害中表现出色，并且在交通和市政工程中具有重要的应用。
3. 耐磨性：球墨铸铁管因其高硬度而具有出色的耐磨性。
在液态介质中流动的颗粒会导致管道的磨损，但球墨铸铁管能够有效地抵抗这种磨损，延长使用寿命。
4. 方便施工和安装：球墨铸铁管由于其重量较轻，使得施工和安装更为简便。
此外，球墨铸铁管的连接方式多样，包括法兰连接、橡胶密封圈连接和螺纹连接，可根据具体要求进行选择。
5. 高的密封性能：球墨铸铁管具有卓越的密封性能，能够有效地防止泄漏。
这对于防止污水、石油和天然气等有害物质泄露到周围环境中具有重要意义，保护工程和环境安全。
6. 长寿命和低维护成本：球墨铸铁管由于其耐腐蚀性和耐磨性，具有较长的使用寿命。
与其他管道材料相比，球墨铸铁管的维护成本较低，可节省运营和维修费用。
7. 环保性：球墨铸铁管在制造过程中不需要使用有害物质，符合环保标准。
此外，球墨铸铁管可回收再利用，减少资源浪费，对环境友好。
8. 多种尺寸和规格：球墨铸铁管有多种尺寸和规格可供选择，适用于各种工程需求。
无论是大型工业项目还是小型住宅建筑，球墨铸铁管都能提供合适的解决方案。
综上所述，球墨铸铁管具有高强度、耐腐蚀、良好的韧性、耐冲击、耐磨、方便施工、高密封性能、长寿命、低维护成本、环保等优点。
这使得球墨铸铁管成为各种工程项目的首选管材。
无论是水利工程、市政工程、石油天然气管网还是建筑工程，球墨铸铁管都有广泛的应用。
随着技术的进步和不断创新，相信球墨铸铁管的优点将会得到更好的发挥和应用。
球墨铸铁管的特点
球墨铸铁管的特点
1. 球墨铸铁管那可是相当坚固啊！你想想，就像大力士一样有力，能承受各种压力。
比如说在大型建筑工地上，那么重的东西压在它上面，它根本就不当回事儿，照样稳稳当当的。
2. 球墨铸铁管的耐用性简直了！这就好比一个永远不会疲惫的战士，长时间服役都没问题。
像那些长期使用的水管系统，用了很多年还跟新的一样，厉害吧！
3. 嘿，球墨铸铁管的密封性能那叫一个绝！就如同给水管穿上了一层超级密封的盔甲，水想漏都没门儿。
你看好多城市的供水系统，就是因为它才能保证不漏水呀！
4. 球墨铸铁管安装起来超方便的呀！就好像搭积木一样简单快捷。
工人们在弄的时候就省了好多事儿，不用那么费劲巴拉的。
5. 球墨铸铁管还特别耐腐蚀呢！简直就是对抗腐蚀的勇士。
不管是污水还是其他什么腐蚀性的东西，它都不怕，依旧好好的。
比如一些化工厂的管道，用它就很放心啊！
6. 球墨铸铁管的性价比超高的哟！你说花同样的钱，能买到这么好的管子，这不香吗？就像买东西淘到了超级划算的宝贝一样让人开心。
我觉得球墨铸铁管真的是非常优秀的管材，在各种工程中都有着不可或缺的重要地位，值得大家选择和信赖！。
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需方对磁粉探伤、超声波检验、射线检验等有要求时，供方应按需方的技术要求进行检查；由供 需双方商定检测的频次和数量。
4 取样
试样应尽可能代表铸件。使用何种试样 （单铸、附铸、本体试样），由供需双方商定，一般情况 下，当铸件重量超过 2 000 kg 且壁厚超过 200 mm 时，采用附铸试块取样。
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当需方对铸件有特殊要求时，材料的化学成分和热处理方法由供需双方协商确定。
2 力学性能
单铸试样的力学性能见表 1，附铸试样的力学性能见表 2。
表 1 单铸试样的力学性能
牌
号
抗拉强度 Rm/MPa 屈服强度 Rp0.2/MPa 伸长率 A/%
逸
逸
逸
布氏硬度 匀月W
主要基体组织
襋 匝栽源0园原员8
源00
襋 匝栽源5园原10
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1
中国第一重型机械集团公司标准
球墨铸铁件
GB/T 1348-2009 摘录 代替 GB/T 1348-1988
适用于砂型或导热性与砂型相当的铸型中铸造的普通和低合金球墨铸铁件。对于特种铸造方法生 产的球墨铸铁件，可参照使用。
1 生产方法和化学成分
球墨铸铁的生产方法和化学成分由供方自行决定，生产方法和化学成分的选取必须要保证铸件材 料满足本标准所规定的性能指标。球墨铸铁的化学成分不作为铸件验收的依据。
240
12
310
员0
280
9
160~210
铁素体
260
8
臆30
500
猿圆园
苑
匝栽缘园园原苑
跃30~60
450
300
7
员苑园耀圆猿园 铁素体+珠光体
跃60~200
420
290
5
臆30
600
猿苑园
猿
匝栽远园园原猿
跃30~60
600
360
2
员怨园耀圆苑园 珠光体垣铁素体
跃60~200
550
340
1
注 1：从附铸试样测得的力学性能并不能正确地反映铸件本体的力学性能，但与单铸试棒上测得的值相比更接近于
铸件壁厚 mm 臆30
跃30~60
表2 抗拉强度 Rm/MPa
逸
附铸试样的力学性能 屈服强度 Rp0.2/MPa 逸
伸长率 A/% 逸
源00
250
员8
390
250
15
布氏硬度 匀月W
120耀175
主要基体组织 铁素体
跃60~200
370
臆30
源50
匝栽源5园原10
跃30~60
420
跃60~200
390
源50
襋 匝栽缘园园原苑
缘园园
襋 匝栽远园园原猿
远园园
250
员8
120耀175
310
员0
160~210
猿圆园
苑
பைடு நூலகம்
员苑园耀圆猿园
猿苑园
猿
员怨园耀圆苑园
铁素体 铁素体 铁素体+珠光体 珠光体垣铁素体
注 1：伸长率是从原始标距 L0=5d 上测得的，d 是试样上的原始标距处的直径。其它规格的标距见原标准。
牌号 匝栽源0园原员8
铸件的实际性能值 注 2：伸长率在原始标距 L0=5d 上测得，d 是试样上的原始标距处的直径，其它规格的标距见原标准。
中国第一重型机械集团公司 圆园1圆原12原01 批准 返回总目录 返回分目录
圆园12原12原3员 实施
后退
1
GB/T 1348-2009 摘录 返回总目录 返回分目录
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2
3 特殊要求
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2